유한요소법을 이용한 인체 허벅지 피탄 시 총탄 속도에 따른 동맥 손상 확률 예측

Abstract

전장에서 총상은 병사들의 주요 부상 원인 중 하나이다. 이라크전과 아프간전에서 병사가 당한 부상의 약20%가 총상에 의한 것이었고, 시가전으로 국한하면 90%가 넘는다. 또한 부상을 당하는 부위를 살펴보면 약 54%정도가 팔이나 다리에 집중되어 있다. 팔이나 다리에 총상을 당했을 때에는 주로 동맥 손상에 의한 출혈 과다로사망에 이르게 된다. 따라서 본 연구는 허벅지에 총상을 당했을 때 총탄 속도에 따른 동맥 손상 확률을 예측하여보았다. 동맥 손상 확률 예측을 위해 먼저 피탄 위치와 동맥 사이의 거리가 3cm 인 조건에서 총탄 속도에 따른동맥의 변형률을 유한요소해석 방법을 이용해 구하였다. 이 결과와 실험 결과들로부터 도출된 동맥 항복 변형률의 확률밀도함수를 이용하여 동맥 손상 확률을 구하였다. 이로부터 동맥 손상 확률은 총탄 속도가 빨라짐에 따라2 차함수 형태로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구는 전장 환경에서 특정 임무 수행 시 병사의 생존성을 평가하는 해석에 활용될 수 있을 것이다.Gunshot wounds are one of the major injuries of soldiers in the battlefields. In Operation Enduring Freedom andOperation Iraqi Freedom, about 20% of all injuries were caused by gunshot wounds and the probability was over 90% in the civilwar. In addition, about 54% of all combat wounds were in the arms of legs. If someone is shot on their extremities, excessivebleeding due to artery rupture is usually the major cause of death. Therefore, the objective of this study is to predict artery ruptureprobability depending on bullet speed when shot on the thigh. In order to predict artery rupture probability, artery maximumstrains depending on bullet speed were obtained by the finite element method when the distance between shot position and arteryis 3cm. The artery rupture probability was calculated using the analysis results of maximum artery strain and probability densityfunction of artery yield strain obtained from experimental results. From these results, it can be seen that the artery ruptureprobability increased in the quadratic form as bullet speed increased. This study can be used to predict survivability of soldierswho perform military mission in battle fields.